Реферат: Химия радиоматериалов, лекции Кораблевой А.А. ГУАП

Решетки металлов, принадлежащих одной подгруппе периодической системы, обычно являются одинаковыми. Железо может кристаллизоваться в гранецентрированную и в объёмно центрированную.

1.3 Металлическая связь

Как особый вид связи осуществляется в жидком и твёрдом (кристаллическом) состояниях (имеется также и аморфное состояние металлов). В парообразном состоянии металлические атомы имеют ковалентную связь (т.е. общую электронную пару) и, следовательно, являются диэлектриками.

Элементарная решетка лития – кубическая объёмно центрированная, следовательно, надо осуществить связь по крайней мере в элементарной решетке Li₉ , а валентный электрон всего один и он должен находиться между всеми восемью «соседями», поэтому он должен быть делокализован. МВС (метод валентных связей) не описывает металлическую связь в кристаллах, она может быть описана только методом молекулярных орбиталей (ММО) т.е. зонной теорией твёрдого тела. Согласно зонной теории для всех металлов ширина запрещённой зоны = 0, например: Na…3s¹ , Mg…3s² , Al…3s² 3p¹ .

Na

3s

? ???? ??????? ???????, ??????? ?????? ???????????? ? ?????????, ?? ?????? ?????? ???????? 2 ?????????. 100 ?????? ? 100 ???????, ?? ??????? ????? ???? 200 ??????????, ? ???? ?????? 100 ??????????, ?????????????, ??? Na ? ?????? ??? ????????, ? ??????? ?????????? 1 ???????? ?? ????????? ??????, ????????? ???? ?? ???????? ?????????, ? ?????????????, ?????? ????????? ???? ???????? ????? ?????? ???????, ? ?????? ??????????? ? ????????????. ?????? ????????? ???? ???????????? ???????? ????? ???????????? ? ?????? ??????????? ???? ??? ????? ???????? = 0.

Mg

Содержит 100 атомов, следовательно, 100 уровней, может быть 200 электронов, есть 200, следовательно, 3s зона (ВЗ) полностью заполнена, 3p – зона проводимости ЗП получается из 3p подуровней. В случае с Mg ЗП накладывается на ВЗ, и поэтому электрону не требуется большой энергии для перехода в эту зону (ΔE = 0);

Al

ВЗ полностью заполнена и ΔE = 0.

1.4 Электропроводность и теплопроводность металлов

σ – электропроводность

σ = enu [Ом^-1 см^-1 ] 10⁶ – 10⁴

Электроны в металле благодаря ничтожной массе и размерам обладают значительной подвижностью. Обозначим эту подвижность через u[см² /(В с)]. Поэтому если к металлу приложить некоторую разность потенциалов, электроны начнут перемещаться от отрицательного полюса к положительному, тем самым создавая электрический ток. Удельная проводимость σ зависит от заряда электрона и концентрации носителей, которая у большинства металлов практически одинакова.

ρ=1/σ = RS/l; [Ом м]

ρ = h/(ke² n^2/3 )

где:

l_ср – длина свободного пробега электрона

k – постоянная Больцмана

n – концентрация

h – постоянная Планка

l_ср зависит от структуры металла. При одной и той же структуре она зависит от радиуса атомов

Чистые металлы, имеющие совершенную кристаллическую решетку, обладают наименьшим значением ρ. Дефекты кристаллической решетки увеличивают сопротивление вызывая рассеяние электронов.

ρ = ρ_чист +ρ_{примесей}

При повышении температуры сопротивление увеличивается и причиной этого является интенсификация колебаний кристаллической решетки. Теплопроводность изменяется параллельно электропроводности.

1.5 Влияние различных факторов на удельную электропроводность.

(1) Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры .

ρ_Т = ρ_о (1+α_ρ Т)

ρ_Т - ρ_о = ρ_о α_ρ Т

α_ρ = Δρ/(ρТ) = dρ/(ρdT)